頻繁破紀(jì)錄 24個(gè)疊層鈣鈦礦電池技術(shù)匯總！

:單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率已經(jīng)超過(guò)25%。進(jìn)一步的提高效率，就得和工藝成熟的光伏器件相結(jié)合，才能進(jìn)一步將效率推向SQ效率極限！目前，單結(jié)鈣鈦礦-硅疊層器件效率超過(guò)28%；單結(jié)鈣鈦礦-鈣鈦礦器件效率可達(dá)24.8%；機(jī)械堆疊-硅疊層器件效率超過(guò)28%。鑒于此，編者匯總了從2018年至今，關(guān)于各類鈣鈦礦疊層光伏器件的24篇重磅研究，以饗讀者！希望可以對(duì)你的研究有所啟發(fā)！

目錄：1）疊層鈣鈦礦光伏器件2）疊層鈣鈦礦-硅光伏器件3）疊層鈣鈦礦-CIGS光伏器件4）機(jī)械疊層鈣鈦礦-硅光伏器件

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“納米人”ID：nanoer2015）

疊層鈣鈦礦光伏器件

1.EES：18％效率，鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池

巴倫西亞大學(xué)Henk J. Bolink和塞維利亞大學(xué)Hernán Míguez團(tuán)隊(duì)報(bào)道一種光學(xué)優(yōu)化的雙結(jié)CH3NH3PbI3-CH3NH3PbI3串聯(lián)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其匹配的短路電流最大化，同時(shí)寄生吸收最小化。真空沉積的方案實(shí)現(xiàn)堆疊的設(shè)計(jì)，并確保能級(jí)匹配度高和電荷復(fù)合小。優(yōu)化的疊層器件的開路電壓高達(dá)2.30V。此外，這種串聯(lián)太陽(yáng)能電池的效率大于18％，高于單個(gè)子電池的效率。低光電流值可以減少串聯(lián)電阻的損耗，這為實(shí)現(xiàn)高效大面積的模塊打開一扇大門。

2.Nat. Energy：21％效率，鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池    

多結(jié)全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池是高效率和低制造成本的下一代太陽(yáng)能電池的最佳選擇。然而，缺乏高質(zhì)量的低帶隙鈣鈦礦吸收層嚴(yán)重阻礙了高效穩(wěn)定的全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的發(fā)展。托萊多大學(xué)的鄢炎發(fā)團(tuán)隊(duì)報(bào)道一種通過(guò)摻入氯，增加混合錫-鉛低帶隙（~1.25 eV）鈣鈦礦晶粒和減少電子無(wú)序的鈍化策略。這使得厚吸收層（~750 nm）可以制造高效的低帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，這是高效串聯(lián)太陽(yáng)能電池的必要條件。這種改進(jìn)使得能夠制造雙端全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池，其效率高達(dá)21％，穩(wěn)態(tài)效率為20.7％。在連續(xù)照明下操作80小時(shí)后，效率保持在其初始性能的85％。

3.Nat. Commun.：22.7%效率！疊層鈣鈦礦電池.   

黃勁松團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，錫基鈣鈦礦電池中的電荷收集效率受到電子擴(kuò)散長(zhǎng)度的限制。在鈣鈦礦型前體中添加少量Cd3+會(huì)降低電子陷阱密度，從而產(chǎn)生2.72±0.15微米的長(zhǎng)電子擴(kuò)散長(zhǎng)度。將窄帶隙鈣鈦礦薄膜的優(yōu)化厚度增加到1000 nm。對(duì)于單結(jié)窄帶隙PSC和鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層電池，分別獲得了20.2和22.7％的效率。這項(xiàng)工作為增強(qiáng)窄帶隙鈣鈦礦的光電性能和開發(fā)鈣鈦礦-鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的潛力提供了一種有前途的方法。

4.Nat.Energy:24.8％記錄效率! 雙結(jié)鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池

結(jié)合寬帶隙和窄帶鈣鈦礦來(lái)構(gòu)建全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池，為光伏（PV）功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）的持續(xù)提高提供了途徑。但是，窄帶隙子電池的低性能降低了實(shí)際效率。

近日，南京大學(xué)朱嘉、譚海仁和Chunfeng Zhang團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種減少Pb-Sn混合窄帶隙鈣鈦礦中Sn空位的策略，即使用金屬錫通過(guò)歸中反應(yīng)將Sn4+(Sn2+的氧化產(chǎn)物）還原為Sn2+。因此，窄帶隙鈣鈦礦中的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度增加到3μm。對(duì)于1.22 eV的窄帶隙太陽(yáng)能電池，研究人員獲得21.1％的PCE。此外，全鈣鈦礦串聯(lián)電池的認(rèn)證PCE為24.8%（面積為0.049 cm2）；大面積全鈣鈦礦串聯(lián)電池（1.05cm2）的認(rèn)證PCE為22.1％。串聯(lián)電池在連續(xù)光照下在最大功率點(diǎn)運(yùn)行463 h后，仍可保持90％的性能。

疊層鈣鈦礦-硅光伏器件

5.EES: 21%效率！鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)電池

近年來(lái)，隨著鈣鈦礦太陽(yáng)電池技術(shù)的發(fā)展，二端硅基太陽(yáng)能電池為進(jìn)一步提升現(xiàn)有硅太陽(yáng)電池效率提供了廣闊的前景。現(xiàn)有報(bào)道的所有二端硅基太陽(yáng)能電池均需要一層額外制備的中間層（隧穿或者復(fù)合層），中間層通常需要高真空如磁控濺射或者PECVD等制備，這樣便增加了制備的成本及難度。

澳大利亞新南威爾士大學(xué)Anita W. Y. Ho-Baillie和鄭將輝團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種簡(jiǎn)單、無(wú)需中間界面層并能實(shí)現(xiàn)大面積制備的兩端同質(zhì)結(jié)硅基鈣鈦礦太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。基于此結(jié)構(gòu)，獲得了在4 cm2有效面積下21%的效率；同時(shí)獲得了16 cm2有效面積下效率超過(guò)17%的疊層電池，為目前為止文獻(xiàn)報(bào)道的最大面積的二端鈣鈦礦-硅太陽(yáng)電池。優(yōu)化了MAPbI3層厚度，獲得了疊層太陽(yáng)電池電流匹配的條件。通過(guò)TCAD電學(xué)模擬，研究了不同摻雜濃度下p++發(fā)射極與SnO2的復(fù)合情況，確定了最優(yōu)的底硅電池p++發(fā)射極的摻雜濃度，并制備了優(yōu)化后的硅太陽(yáng)電池及疊層電池。采用復(fù)制玫瑰花瓣制備的PDMS減反薄膜應(yīng)用在疊層太陽(yáng)電池上，使得基于雙面拋光的底硅電池的疊層電池短路電流得到很大的提升。

6.Nano Energy：效率超過(guò)22%鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池  

在所有串聯(lián)光伏（PV）技術(shù)中，鈣鈦礦硅疊層電池引起巨大關(guān)注。兩個(gè)子電池的光電流高度匹配是實(shí)現(xiàn)單片串聯(lián)電池的高效率的關(guān)鍵。北京大學(xué)的周歡萍團(tuán)隊(duì)報(bào)道一種低溫解制備鈣鈦礦硅電池的工藝。高效鈣鈦礦/硅通過(guò)調(diào)節(jié)電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)來(lái)構(gòu)造單片串聯(lián)電池電子傳輸層，優(yōu)化帶隙和光密度鈣鈦礦吸收劑。在優(yōu)化條件下，串聯(lián)電池的效率高達(dá)22.22％。在穩(wěn)定性測(cè)試中，500小時(shí)后保持其原始效率的85％以上。

7.ACS Energy Lett.：23.1％效率！鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池

當(dāng)鈣鈦礦電池是硅基串聯(lián)電池的頂層電池時(shí)，鈣鈦礦電池中的載流子傳輸層的紫外線誘導(dǎo)降解和寄生紫外線（UV）吸收會(huì)阻礙穩(wěn)定性和電性能。新南威爾士大學(xué)的鄭將輝和Anita W. Y. Ho-Baillie團(tuán)隊(duì)通過(guò)在整體鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的正面應(yīng)用結(jié)構(gòu)化的聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜解決了這些問(wèn)題，該膜結(jié)合了下轉(zhuǎn)換材料（Ba，Sr）2SiO4：Eu2+微米熒光粉。該膜具有多種用途：對(duì)頂部電池進(jìn)行減反射控制，將硅電池中的光捕獲，以及吸收紫外線并以高量子產(chǎn)率重新發(fā)射綠光。當(dāng)將其應(yīng)用于4 cm2的單結(jié)鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池上時(shí)，功率轉(zhuǎn)換效率從20.1％（無(wú)防反射膜的基線器件）提高到22.3％（有防反射膜但無(wú)熒光體的器件）和23.1％（具有向下移動(dòng)的并入磷光體的減反射膜的裝置）。迄今為止，有器件實(shí)現(xiàn)了23.0％的穩(wěn)態(tài)效率和81％的高填充因子，這是迄今為止使用同質(zhì)結(jié)硅底部電池的整體鈣鈦礦/硅串聯(lián)的最高值。而且，連續(xù)的紫外線照射試驗(yàn)的結(jié)果表明，該復(fù)合降檔抗反射膜大大增強(qiáng)了串聯(lián)裝置的紫外線穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作展示了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，可以提高大面積鈣鈦礦/硅的效率和穩(wěn)定性。

8.Sci. Adv.：24.1%效率，鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池. 

提高硅（Si）光伏器件的功率轉(zhuǎn)換效率是降低太陽(yáng)能發(fā)電成本的關(guān)鍵因素。澳大利亞國(guó)立大學(xué)Kylie R. Catchpole和弗林德斯大學(xué)Nathan S. Lewis團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種雙結(jié)鈣鈦礦/Si疊層太陽(yáng)能電池。通過(guò)將鈣鈦礦電池直接放置在Si底部電池的頂部，以增加Si電池的方式輸出。研究人員制備了同質(zhì)結(jié)和鈍化接觸異質(zhì)結(jié)的鈣鈦礦/Si疊層太陽(yáng)能電池，并通過(guò)減少器件中其他地方的光學(xué)損耗，分別獲得了22.9％和24.1％的效率。該研究突出了新興鈣鈦礦光伏發(fā)電的潛力，通過(guò)與商業(yè)化的Si太陽(yáng)能電池的直接集成，以實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的疊層太陽(yáng)能器件。

9.AEM: 25.2%效率！大面積的鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池 

鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池具有潛力，可以將電池效率提高到超過(guò)晶體硅（Si）單結(jié)極限。但是，與透明導(dǎo)電氧化物和鈣鈦礦吸收層相比，Si的相對(duì)較大的光學(xué)折射率會(huì)導(dǎo)致單片（兩結(jié)）器件中電池內(nèi)部連接處的明顯反射損失。因此，光管理對(duì)于提高硅底部電池的光電流吸收至關(guān)重要。牛津大學(xué)Henry J. Snaith團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用由納米晶氧化硅組成的光學(xué)中間層，可以顯著減少在平坦硅襯底上處理的串聯(lián)電池中的紅外反射損失。結(jié)果表明，110 nm厚的界面層（折射率為2.6（800nm））在硅底部電池中產(chǎn)生1.4 mA cm-2的電流增益。在AM1.5G輻照下，活性面積1.1 cm2的鈣鈦礦/硅單片串聯(lián)電池表現(xiàn)出頂部電池+底部電池的總電流密度為38.7 mA cm-2，并且認(rèn)證的穩(wěn)定效率高達(dá)25.2％。Infrared light 

10.Joule：25.4%效率，鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池！ 

有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦是有希望的半導(dǎo)體配對(duì)由于其溶液可加工性，在串聯(lián)光伏電池中使用硅和可調(diào)諧的互補(bǔ)帶隙。

黃勁松團(tuán)隊(duì)提出，在鈣鈦礦前體中引入MACl和MAH2PO2兩種添加劑可以顯著改善鈣鈦礦的寬帶隙（1.64-1.70 eV）和薄膜形貌，電壓損失僅為0.49-0.51 V。MACl可以增大晶粒尺寸，而MAH2PO2通過(guò)鈍化鈣鈦礦晶界，減少非輻射復(fù)合。在鈣鈦礦/硅單片串聯(lián)太陽(yáng)能電池中，頂部電池的1.64 eV，這使得兩個(gè)子電池之間的光電流匹配度高。最終，串聯(lián)開路電壓高達(dá)1.80 V，效率高達(dá)25.4％。

11.EES：25.5%效率！鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池 

由于其優(yōu)異的光電性能和可調(diào)諧的帶隙，有機(jī)-無(wú)機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料非常適合串聯(lián)太陽(yáng)能電池。為了進(jìn)一步提高單片鈣鈦礦/硅串聯(lián)器件的效率，有效的光管理（包括紋理界面）是至關(guān)重要的。德國(guó)HZB研究中心Marko Jošt和Steve Albrecht團(tuán)隊(duì)通過(guò)在前側(cè)施加的紋理光管理箔（LM），制備出一種高效的單片鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)串聯(lián)太陽(yáng)能電池，效率高達(dá)25.5％。通過(guò)構(gòu)建光學(xué)模型，能夠確定器件中的損耗，并使用其進(jìn)行光學(xué)優(yōu)化和估計(jì)具有不同位置紋理的多種結(jié)構(gòu)的效率。模擬結(jié)果顯示，在雙面紋理化硅晶片頂部，厚度為1000 nm，帶隙為1.66 eV的鈣鈦礦可以實(shí)現(xiàn)32.5％的效率。

12.Science：25.7%效率！高效鈣鈦礦硅-串聯(lián)太陽(yáng)能電池 

堆疊具有較小帶隙的太陽(yáng)能電池以形成雙結(jié)膜，這有可能克服光伏電池的單結(jié)Shockley-Queisser極限。固溶鈣鈦礦的快速發(fā)展帶來(lái)了鈣鈦礦單結(jié)效率超過(guò)25％。但是，該工藝尚未能夠與行業(yè)相關(guān)的紋理化晶體硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行單片集成。多倫多大學(xué)Edward H. Sargent 和阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Stefaan De Wolf團(tuán)隊(duì)報(bào)道了將溶液處理的微米級(jí)鈣鈦礦頂部電池與完全紋理化的硅異質(zhì)結(jié)底部電池相結(jié)合的疊層電池。為了克服微米級(jí)鈣鈦礦中電荷收集的挑戰(zhàn)，將硅錐體底部的耗盡寬度增加了三倍。此外，通過(guò)將自限鈍化劑（1-丁硫醇）錨固在鈣鈦礦表面上，增加了擴(kuò)散長(zhǎng)度并進(jìn)一步抑制了相偏析。這些綜合的增強(qiáng)功能使鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的獨(dú)立認(rèn)證效率達(dá)到了25.7％。這些器件在85°C下進(jìn)行400小時(shí)的熱穩(wěn)定性測(cè)試后以及在40°C下在最大功率點(diǎn)跟蹤400小時(shí)后，其性能損失可忽略不計(jì)。

13.Joule: 26％效率！鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池 

將鈣鈦礦整合到紋理化的硅上可提供通往30％串聯(lián)太陽(yáng)能電池的途徑。然而，從在典型的金字塔高度為3–10 μm的紋理化硅上溶液法沉積0.5–1μm厚的鈣鈦礦層仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校的黃勁松，Bo Chen和亞利桑那州立大學(xué)Zhengshan J. Yu, Zay C. Holman團(tuán)隊(duì)提出了一種新的疊層架構(gòu)，該架構(gòu)可對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行大面積刮涂制備，以保證在金字塔形的硅上連續(xù)沉積小于1 μm鈣鈦礦薄膜。這些金字塔的粗糙程度可以有效地散射硅中的光，平滑的表面可以滿足對(duì)鈣鈦礦薄膜進(jìn)行固溶加工。氮?dú)廨o助刮刀工藝（1.5 m/min的速度沉積）制備空穴傳輸層和平坦化鈣鈦礦層，這可以完全覆蓋紋理化硅片。通過(guò)在疊層的頂部添加紋理化的光散射層以減少前表面反射率，研究人員獲得了鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池，其對(duì)紋理化的硅的效率為26％。

14.Science：26.7％效率！陰離子工程助力高效穩(wěn)定鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池 

鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的效率受到了寬帶隙的鈣鈦礦頂部電池的限制。NREL的Kai Zhu，Dong Hoe Kim，首爾大學(xué)Jin Young Kim,和韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院Byungha Shin團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種高性能，穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

鈣鈦礦其帶隙約為1.7eV。對(duì)應(yīng)的電池獲得了20.7%效率。在連續(xù)照明1000小時(shí)后，對(duì)應(yīng)的電池可保留其初始PCE的80％以上。系統(tǒng)地研究了陰離子工程和苯乙銨（PEA）的2D鈍化層的電特性和電學(xué)特性。作為疊層電池的頂部電池，制備的單片鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池獲得26.7％的效率，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

15. Science：27%效率！高效鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池 

寬帶隙金屬鹵化物鈣鈦礦有望將半導(dǎo)體與串聯(lián)太陽(yáng)能電池中的硅配對(duì)，以追求以低成本實(shí)現(xiàn)大于30％的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）的目標(biāo)。但是，寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池從根本上受到了光致相分離和低開路電壓的限制。科羅拉多大學(xué)Michael D. McGehee和中科大徐集賢團(tuán)隊(duì)報(bào)道了使用三鹵化物合金（氯，溴，碘）可有效地形成1.67電子伏特寬帶隙鈣鈦礦頂部電池，以調(diào)整帶隙并穩(wěn)定半導(dǎo)體在光照下的情況。通過(guò)增加溴的碘含量來(lái)縮小晶格參數(shù)，從而提高了氯的溶解度，從而使光子的壽命和電荷的遷移率提高了2倍。即使在100陽(yáng)光照射強(qiáng)度下，薄膜中的光誘導(dǎo)相偏析也得到抑制，并且在60°C的最大功率點(diǎn)（MPP）運(yùn)行1000小時(shí)后，半透明頂部電池的降解小于4％。2）通過(guò)將這些頂部電池與硅底部電池集成在一起，在面積為1 cm2的兩端單片式串聯(lián)中實(shí)現(xiàn)了27％的PCE。

16.ACS Energy Lett.：三結(jié)鈣鈦礦/鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池 

高效三結(jié)太陽(yáng)能電池目前由沉積方法昂貴的III-V半導(dǎo)體組成。鈣鈦礦/鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池因?yàn)椴恍枰庋由L(zhǎng)，所以是一個(gè)更低成本的替代方案。

瑞士洛桑理工學(xué)院Jérémie Werner團(tuán)隊(duì)證明可以使用紋理化的硅底部電池制備電池以獲得最佳光管理。通過(guò)改變鈣鈦礦吸收層組成來(lái)實(shí)現(xiàn)它們制造步驟的兼容，結(jié)電池實(shí)現(xiàn)高達(dá)2.69 eV的電路電壓,14%效率。

17.Joule：23.5%效率，鈣鈦礦-硅三節(jié)串聯(lián)太陽(yáng)能電池

韓國(guó)首爾大學(xué)Jin Young Kim團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用復(fù)合層作為附加接觸來(lái)調(diào)控單片鈣鈦礦/Si串聯(lián)電池，提出了對(duì)串聯(lián)電池進(jìn)行全面表征的有效策略，最大限度地降低了疊層器件的復(fù)雜性。為了獲得有效的器件，研究人員進(jìn)行了光學(xué)工程和帶隙調(diào)諧，以減少反射損耗并實(shí)現(xiàn)電流匹配。具有MAPb（I0.95Br0.05）3的串聯(lián)電池顯示出23.5％效率，并且在暗態(tài)條件下2500小時(shí)后，效率仍保持初始值的97％。

疊層鈣鈦礦-CIGS光伏器件

18. Joule:25.9%效率！高效鈣鈦礦-CIGS疊層太陽(yáng)能電池 

疊層太陽(yáng)能電池包括窄帶和寬帶隙吸光層，是實(shí)現(xiàn)超高效率和低制造成本最佳光伏器件之一。對(duì)于窄帶隙CIGS薄膜底部電池而言，高效的多晶寬帶隙頂部電池的開發(fā)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的Kai Zhu團(tuán)隊(duì)采用PEAI和Pb（SCN）2添加劑，制備了高效寬帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（1.68 eV（FA0.65MA0.20Cs0.15）Pb（I0.8Br0.2）3），實(shí)現(xiàn)了20％的效率。PEA+和SCN-產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，不僅提高了鈣鈦礦膜質(zhì)量和結(jié)晶度，減少了過(guò)量PbI2的形成，而且使得薄膜的缺陷密度更低和提高載流子遷移率（~47 cm2V-1s-1）和壽命（~2.9 μs）。當(dāng)通過(guò)這種方法制造的半透明1.68 eV鈣鈦礦頂部電池與1.12 eV CIGS底部電池疊層后，4個(gè)子電池串聯(lián)的電池效率可達(dá)25.9％。

19.EES: 23.26％效率！鈣鈦礦-CIGS疊層太陽(yáng)能電池

德國(guó)亥姆霍茲柏林鈣鈦礦疊層器件研究中心AmranAl-Ashouri，Artiom Magomedov和Steve Albrecht等人在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中引入了兩個(gè)新的空穴選擇觸點(diǎn)界面的分子。這些分子基于具有膦酸錨定基團(tuán)的咔唑基團(tuán)，并且可以在各種氧化物上形成自組裝單層（SAMs）。除了最小的材料消耗和寄生吸收，自組裝過(guò)程還可以通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)程控制來(lái)保形覆蓋任意形成的氧化物表面。SAM設(shè)計(jì)為在鈣鈦礦吸收體上形成能量匹配的界面，而不會(huì)產(chǎn)生非輻射損耗。PSC的效率高達(dá)21.1％。此外，制備了單結(jié)CIGSe/鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池。保形覆蓋允許實(shí)現(xiàn)其沉積在粗糙的CIGSe表面。在1 cm2的有效面積上具有23.26％的認(rèn)證效率。SAM的簡(jiǎn)單性和多樣化的基底兼容性可能有助于進(jìn)一步將鈣鈦礦光伏技術(shù)發(fā)展為低成本，廣泛采用的太陽(yáng)能技術(shù)。

20.Science:22.43%效率！鈣鈦礦-CIGS疊層太陽(yáng)能電池 

疊層電池的界面連接層對(duì)整個(gè)電池性能起到關(guān)鍵性決定作用，既要保證有效的電學(xué)連接，又要保證較高的光學(xué)透過(guò)性。

UCLA的楊陽(yáng)團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種高效的鈣鈦礦/Cu(In,Ga)Se2兩節(jié)疊層鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦作為前電池，CIGS作為后電池。通過(guò)納米尺度的界面工程化處理，控制CIGS的表面粗糙度，以及應(yīng)用重度摻雜的有機(jī)空穴傳輸層PTAA，獲得了最佳界面。疊層電池實(shí)現(xiàn)了22.43%的效率，未封裝的電池在標(biāo)準(zhǔn)光輻照下經(jīng)過(guò)500小時(shí)老化測(cè)試后，效率仍可保持90%左右。

機(jī)械堆疊鈣鈦礦-硅光伏器件

21.Nat. Commun.：28.2％效率！機(jī)械堆疊的鈣鈦礦-硅疊層太陽(yáng)能電池 

基于金屬鹵化物鈣鈦礦子電池的疊層太陽(yáng)能電池提供了超過(guò)單結(jié)極限的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）的途徑。然而，由于光子收集效率低下，據(jù)報(bào)道，疊層太陽(yáng)能電池的PCE值目前仍低于其潛力。

多倫多大學(xué)Edward H. Sargent團(tuán)隊(duì)通過(guò)保持鈣鈦礦薄膜的光滑形態(tài)來(lái)增加光程長(zhǎng)度，同時(shí)使用一種增強(qiáng)溶劑萃取的方法來(lái)增加鈣鈦礦厚度。這些薄膜的載流子收集受到電子擴(kuò)散長(zhǎng)度不足的限制。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，添加路易斯堿會(huì)降低陷阱密度，并使電子擴(kuò)散長(zhǎng)度增加到2.3 μm，從而使1.63 eV半透明鈣鈦礦電池的平均PCE達(dá)到19％，平均近紅外透射率為85％。

鈣鈦礦頂部電池與溶液處理的膠體量子點(diǎn)/有機(jī)雜化底部電池堆疊后產(chǎn)生的PCE為24％；將鈣鈦礦電池與硅底部電池耦合時(shí)（機(jī)械堆疊），PCE為28.2％。

22.Joule：效率超過(guò)26％!機(jī)械堆疊鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池

鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池是將市場(chǎng)領(lǐng)先的晶體硅技術(shù)升級(jí)到超出其理論極限的有吸引力的途徑。與四端子架構(gòu)相比，兩端子架構(gòu)可降低工廠成本。然而，將鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池直接單片處理到記錄效率高的非晶/晶體硅異質(zhì)結(jié)電池正面的微米級(jí)紋理上是有挑戰(zhàn)性的，這限制了頂部電池的高溫處理和固溶處理。為了解決這些問(wèn)題，羅馬第二大學(xué)Aldo Di Carlo和卡薩西亞研究中心Mario Tucci 團(tuán)隊(duì)提出了一種機(jī)械堆疊的兩端子鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池。優(yōu)化的子電池是獨(dú)立制造，隨后通過(guò)使介觀的鈣鈦礦頂部電池的背面電極與紋理化和金屬化的正面接觸而耦合硅底部電池的接觸。通過(guò)最小化光損耗（如通過(guò)設(shè)計(jì)空穴選擇層/背面接觸結(jié)構(gòu)，并為鈣鈦礦頂部電池使用石墨烯摻雜的介孔電子傳輸層實(shí)現(xiàn)的），該級(jí)串聯(lián)器件顯示出26.3％的效率（穩(wěn)定的25.9％）。有效面積為1.43 cm2。

23.AFM:27％效率!機(jī)械堆疊鈣鈦礦-硅太陽(yáng)能電池

多結(jié)/串聯(lián)太陽(yáng)能電池由于不受肖克利-奎伊瑟極限（Shockley-Queisser）限制，受到了研究人員的極大的關(guān)注。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有高功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）和相對(duì)較低的電壓損耗，因此是多結(jié)/串聯(lián)電池中頂部電池的理想候選者。

近日，大連化學(xué)物理研究所的劉生忠和陜西師范大學(xué)Dong Yang團(tuán)隊(duì)將半透明鈣鈦礦器件與異質(zhì)結(jié)硅太陽(yáng)能電池相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了高達(dá)27％!轉(zhuǎn)換效率的光伏器件。研究人員將夾在MoO3層之間的金納米納米網(wǎng)設(shè)計(jì)為透明電極，由于MoO3的大表面張力有效地改善了金的潤(rùn)濕性，產(chǎn)生了超薄的金納米網(wǎng)層，這不僅保證了出色的導(dǎo)電性，而且還保證了極好的光學(xué)透明度，這對(duì)于多結(jié)/串聯(lián)太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)尤其重要。MoO3頂層減少了金層的反射，從而進(jìn)一步提高了透光率。基于半透明鈣鈦礦電池顯示出了18.3％的效率，是目前報(bào)道的最高效率。當(dāng)半透明鈣鈦礦器件與23.3％PCE的異質(zhì)結(jié)硅太陽(yáng)能電池機(jī)械堆疊時(shí)，其綜合效率為27.0％，高于兩個(gè)子電池。在提高半透明和多結(jié)/串聯(lián)器件效率方面的突破可以幫助突破肖克利-奎塞爾極限。

24.AEM: 27.7效率！四結(jié)鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池

澳大利亞國(guó)立大學(xué)The Duong和Kylie Catchpole團(tuán)隊(duì)用大體積的烷基銨陽(yáng)離子對(duì)3D鈣鈦礦進(jìn)行表面涂層處理，可鈍化表面缺陷，并改善鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能，而將這些大體積陽(yáng)離子摻入3D結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)結(jié)晶度產(chǎn)生負(fù)面影響，并降低器件性能。使用表面涂層策略，四結(jié)鈣鈦礦-硅串聯(lián)可通過(guò)指狀背接觸硅底部電池達(dá)到27.7％的效率。